从“里海怪物”到“深海滑翔者”：地效飞行器的前世今生与新能源进程

地效飞行原理

有别于大部分固定翼飞机，作为介于船和飞机之间过渡类型的地效飞行器，其构型和飞行模式五花八门，现有多种方式可以对其进行分类。

2.1 根据飞行高度范围的分类

根据运行模式及飞行高度，苏联人曾经探索了地效飞行器的分类方式并将其呈交给国际海事组织（IMO）和国际民航组织（ICAO）。经过多方达成的共识，该分类方式在2002年的国际海事组织海事安全委员会第76次会议上通过的地效飞行器临时安全规程中体现出来。根据该分类方式，地效飞行器按照运行高度被分为三类：

（1）A型地效飞行器只能利用地效运行，通常拥有不超过1的较低机翼展弦比，例如两栖星、SM-3等。

（2）B型地效飞行器基本利用地效飞行，被允许偶尔跃升至不超过150米的高度（ICAO规定的普通飞机飞行的最低安全高度），通常拥有1至3的机翼展弦比，例如小鹰-P、KM、EL-7等。

（3）C型地效飞行器类似B型地效飞行器，可以利用地效飞行也可以在地效区域外持续飞行并可能飞行超过150米。鉴于更多的非地效区域飞行需求，高展弦比机翼成为了这类飞行器的常规配置，例如VVA-14。

由于A、B类地效飞行器的飞行区域及高度与大部分其他航空器不产生交叉，其生产和运行无需经航空管理机构的管理。C型飞行器与飞机拥有非常多的相似性且存在空域交际，因此其需要满足民用航空管理部门的管理，包括但不限于飞行员培训、适航管理、空中交通管理等。

2.2 按照机翼布局分类

按照机翼布局等因素，当前主要有几种主流的地效飞行器构型，包括飞机式、李比希式、串翼式、槽流式、双体式及不同构型的混合式等。

飞机式地效飞行器具备类似飞机的外观，通常飞行速度快且具备跃升能力。苏联翼船工程师阿列克谢耶夫发明的多种大型地效飞行器均采用飞机式构型，拥有较短的单翼和很大的高置平尾。21世纪以来，很多商业公司开发的小型B类地效飞行器也开始采用飞机型设计，例如我国的翔州-1号、韩国的ARON M50/M80等，相比前苏联地效飞行器拥有更高的展弦比和比小型飞机更低的油耗（对比相似座位数的塞斯纳水上飞机）。

图3 飞机型地效飞行器：苏联小鹰型、韩国ARON M50

李比希式地效飞行器早先由德国航空工程师亚历山大·马丁·李比希发明，在地效飞行时拥有自稳定性，甚至能保持无操控巡航，且l式构型拥有比其他构型更高的地效飞行区间。目前有多种小型民用地效飞行器采用该构型，例如前苏联的ESKA-1型地效飞行器及德国的飞鱼系列等。此外，目前有将李比希式倒三角布局与双体式布局结合的形式，例如韩国WSH-500。

图4 李比希式地效飞行器：苏联ESKA-1型、德国飞鱼-3

串翼式、槽流式、双体式地效飞行器包括不同布局及其相互混合的多种地效飞行器构型。串翼式布局采用前后翼面几乎相同的两个机翼，如近年来日本设计的串翼有轨地效飞行器。槽流式布局具有带端板的机翼和尾翼，如俄罗斯KOMETEL公司生产的EL和EK系列地效飞行器。双体式地效飞行器综合了串翼和槽流的特点，两个机身代替槽流短板并在中间放置小展弦比主机翼，典型的设计案例如VVA-14。

图5 串翼式、槽流式、双体式地效飞行器，日本高速电动地效飞车ART002原型机、俄罗斯EK-12、苏联VVA-14

地效飞行器虽然数量不多，但其构型五花八门，除了以上几种主要的地效飞行器构型外，还有飞翼式、气垫式等多种构型介于轮船和飞机之间的形态。在目前的民用领域，倒三角布局的李比希式地效飞行器因为优良的自稳定性被最广泛地应用，很多小型A、B类地效飞行器均采用该布局作为设计基础。

2.3 按照起降方式分类

按照起降场地，地效飞行器可被分为纯水上类、两栖类、纯陆上起降类。纯水上类地效飞行器仅能在水面完成起降动作，两栖类则可以在水面或者地面起降。纯陆上起降地效飞行器如同传统固定翼飞机采用起落架起降，但考虑到其较为稀有的运行场景，该种设计较为稀少且未曾进入实际建造和使用，例如波音“鹈鹕”。

图6 美国波音公司“鹈鹕”地效飞机（图源：中国特种飞行器研发中心）

地效飞行器的发展历史

早在上个世纪20年代，早期的飞行员在飞机于跑道上降落时发现了机翼的升力性能变化。在机翼贴近地表时，地面效应增加了机翼的升力并减小了阻力，使得降落时飞机出现“漂浮感”并使着陆变得困难。在接下来的多年中研究人员认为在近地面飞行时更加高效的机翼能够在水平巡航飞行时减小动力需求和油耗。

以早期的设计能力，建造仅能地效飞行的飞机会严重牺牲巡航时的操控性和机动性，因此早期的地效飞行器设计主要面向水上应用的翼船或水上飞机，它们在20世纪后半叶逐渐成为了多个国家积极试水的领域。前苏联、美国、德国、中国的工程师都开展了地效飞行器的初期探索与样机制造，为后人的研制工作提供了宝贵的设计和试飞经验。

相比于高空飞行，贴近地面的飞行有助于航空器的隐身，因此早期地效飞行应用主要吸引到军方的重视。在20世纪后半叶的冷战时期，如何把具备大运载力的军用飞机设计成能够长时间在水面低高度高速飞行的雷达隐身地效飞行器成为了重要的装备研究领域。而随着冷战的结束，越来越多的地效飞行器被设计成面向商用或娱乐的民用小型装备，逐渐有商业公司设计生产甚至运营一些小型娱乐性地效飞行器。直到21世纪初，地效飞行器也在边境巡逻、内河游览、轮渡等领域均开展了应用，并逐步进入多样化的发展阶段。 

3.1 苏联的地效飞行器发展历史

苏联和俄罗斯是目前全世界开发和验证地效飞行器最多的国家，在超过半个世纪的时间里设计研制并投入生产运营了多种型号的地效飞行器，也在相关研究方面积累了宝贵的经验。

20世纪30年代，苏联航空工程师帕维尔·伊格纳特耶维奇·格罗霍夫斯基首次开始设计地效飞行器。其设计方案在接下来的数十年中作为重要参考。

自1950年代起，苏联科学家罗伯特巴尔蒂尼承担并开展了苏联地效飞行器的研制。俄语中地效飞行器航空术语（俄文：экранолёт，特指能够离开地效飞行高度飞行的地效飞行器）正是他提出的。巴尔蒂尼设计并被建造了MV62水陆两栖反潜机和VVA-14垂直起降水陆两用机的原型机，其设计大多采用了浮筒以使飞行器具备漂浮能力。根据设计，VVA-14可以垂直起降，且可以通过持续地效飞行提升隐身性。苏联制造了多架VVA-14验证机样机且使用跑道成功起飞，但其垂直起飞能力从未被成功验证过。随着1974年巴尔蒂尼的去世，该项目进展缓慢并最终停滞。

同样在50年代，苏联工程师阿列克谢耶夫开始设计试验地效水翼船。在之后的数十年中他在中央水翼船设计局秘密设计并研制了多种翼船及飞行器并投入量产，成为俄罗斯翼船研发的奠基人。阿克拉谢耶夫设计的地效飞行器大多采用类似飞机的样式，并使用发动机喷散气流产生的高压气垫协助起飞。

俄罗斯中央水翼船设计局先后研制了SM系列、KM、小鹰、鹞、伏尔加-2等多型号地效飞行器。其中，1960年代研制的KM型地效飞行器曾成为当时世界上最大的飞行器，最大起飞重量达到544吨并可以500千米每小时的速度飞行。该飞行器曾被美国人在卫星图中发现，并被命名为“里海怪物”。

阿列克谢耶夫在1974年的一次小鹰型地效飞行器飞行实验中遇到事故，“小鹰”与浪发生撞击并发生了重大结构损失。虽然阿列克谢耶夫利用娴熟的操控技术成功将受损的“小鹰”驾驶回基地，但他因此次事故被免去了项目首席设计师身份。1980年，阿列克谢耶夫去世，“里海怪物”也在同年的一次致命事故中走到了生命尽头。此后苏联将更多的目光由研制地效飞行器转向研制核潜艇。

别里耶夫是另一位前苏联的水上飞机设计师，以其命名的别里耶夫设计局曾在20世纪60年代开展地效飞行器设计工作，设计并开发了多种地效飞行器。其中，别-1地效飞行器进行了多次试飞测试，但在起飞阶段均使用了水翼进行升力提升。虽然该机构设计了很多大小不一的军用和商用型号，但均因为资金原因未进入全尺寸样机生产。别利耶夫设计局开发了多个超远程大型地效飞行器，但时至今日该项目仍远超出俄罗斯航空工业的资金和技术能力范围。

虽然苏联时期研制的大部分地效飞行器并未能在战场中投入实际使用，但丰富的研发和试飞经验让苏联解体后的俄罗斯和其他国家获得了很多设计启发并直接影响了后人在地效飞行器上采用的设计要素。

在苏联解体后的俄罗斯，曾研发地效飞行器的机构逐渐瓦解，部分工程师参与到了商业公司的发展。有些公司转向开发气垫船，而有些则继续研制地效飞行器。部分进入生产销售和运营的地效飞行器包括两栖运输科技公司开发的“两栖星”号、“Aquaglide”，KOMETEL公司开发的EL和EK系列等，均为小型A、B类地效飞行器。

3.2 德国的地效飞行器发展历史

苏联的地效飞行器研究主要面向大型水面翼船等军事化战略装备，而德国工程师在同时期也在地效飞行器方面做了不少试探性的研究并开发了体态较小的地效飞行器。

20世纪60年代，德国飞机设计师亚历山大·马丁·李比希在美国工作时设计并验证了其倒三角构型的地效飞行器。在完成柯林斯X-112飞行器测试之后，李比希返回德国并相继研制X-113及X-114地效飞行器。

与苏联时期研制的大部分地效飞行器不同的是，李比希发明的倒三角构型拥有更广的地效飞行区间，即能够在翼展不变的情况下在更高的高度地效飞行。李比希式地效飞行器优良的性能非常适用于小型飞行器，吸引了很多后人的关注。

利皮施在1976年去世后，德国莱茵飞机制造公司接受了他的全部工作并继续设计新的型号。在德国成立的Fischer Flugmechnik公司设计并建造了多款飞鱼系列小型民用地效飞行器，其8座地效飞行器“飞鱼-8“由德国机构进行认证并于澳大利亚注册生产。

3.3 中国的地效飞行器发展历史

与前苏联和德国类似，中国也在上个世纪下半叶开始了地效飞行器的研究，且后续研制的相关型号也均瞄准其在水上应用的领域。中国由20世纪60年代开始开展地效飞船的研究。上世纪的地效飞行器主要由国家科研单位承担，而近二十年来也有多个民营公司开始自发研制商用小型地效飞行器。

1965年，中国船舶科学研究中心（702所）气垫船技术小组设计出国内首型可实现掠水连续飞行的单人地效翼艇。该所于1989年至2003年先后研制信天翁1号、2号、3号、4号、5号地效飞行器。其中，信天翁4号（XTW-4）首次采用涡轮螺旋桨发动机推进并在2000年完成长江江面试飞，此后的改型信天翁5号仅生产了一架并装配给位于中俄边境兴凯湖的边防巡逻队。

2013年702所研发出我国首型商用地效翼船 “翔州1”型地效翼船，同年在三亚成功海面试飞。“翔州1”是国内第一艘经过中国船级社完整认证并签发入级证书和安全符合证明的海上地效飞行器，可满足海上短程任务需求。

从20世纪90年代起，位于湖北荆门市的特种飞行器研究所（605所）开始了地效飞行器的研制试验工作，并建造了可搭载12名乘客的DXF-100地效飞行器，该飞行器的建造为后续研制的天翼系列地效飞行器奠定了设计基础。此后，605所研制了AG930、LF910等地效飞行器型号，为水上应急救援增添新型装备。

除国家科研单位以外也有不少民间企业参与了民用型号研制，包括2010年首飞的江苏恒川集团天使鸟号、2013年首飞的海南英格CYG-11、2017年首飞的华讯方舟HX50、2018年首飞的郑州海王海王一号等。

3.4 美国的地效飞行器发展历史

作为航空业大国的美国也参与了地效飞行器的相关研制，不过很多项目均停留在设计阶段。如Aerocan Dash1.6 翼船及波音鹈鹕项目，虽然经过了一定的参数设计但未实际建造原型机。美国曾与俄罗斯于1992年合作研究地效飞行器，由DARPA倡议下组建的Aerocon公司与中央水翼局合作开展5000吨级地效飞行器的研究，但也并未开发出实际型号。除了官方资助的项目之外，多个商业公司曾自发研制了娱乐用地效飞行器，如康涅狄格州的Flarecraft公司。该公司曾收购德国“飞鱼-3”在美国的生产权，并在该型号基础上研制了Flarecraft-324，之后与90年代小规模生产并销售Flarecraft-325（可能是世界上首个进入商业销售的地效飞行器型号）。

3.5 其他国家的地效飞行器发展历史

除了上述国家以外，包括英国、法国、韩国、澳大利亚、加拿大、伊朗、新加坡等国家的官方机构、公司甚至个人爱好者群体也在过去的大半个世纪研发不同构型的地效飞行器，小到地效无人机，大到载人飞行器。值得注意的是，虽然多数项目仅在设计或样机试飞阶段后便开始停滞了，仍有少数几个项目进展到生产甚至商用阶段或已部署至军方，例如韩国ARON公司的M50/M80、新加坡Wigetworks 的飞鱼-8改型及部署伊朗海军的信仰-2。

新加坡的Wigetworks 公司改进了德国的飞鱼-8地效飞行器设计并在泰国和马来西亚建造了两架不同的复合材料地效飞行器。新的飞鱼-8在2015年完成了首飞，此后开始商业销售，甚至在2024年2月的新加坡航展上获得多个订单。

地效飞行器同时结合了船舶和飞机的许多特性，相对这二者来说，地效飞行器在多方面具有独特的优势，但同时也因部分物理特性造成了一定劣势。

4.1 优势

（1）高速度优势

由于地效飞行器巡航时并不接触水面，消除了来自水面的阻力，因此能够比船舶达到更高的速度。例如，小型地效飞行器飞鱼-8能够达到150千米/小时的飞行速度，而大型地效飞行器VVA-14曾达到超过600公里的时速。

（2）巡航阻力和能耗优势

地面效应使得飞行器的机翼产生了更高的升阻比，从而降低巡航过程中的能耗。举例来说，可装载14人的EK-12地效飞行器在近水面地效区域升阻比能够达到25，使用270千克95号汽油油箱能够达到1100到1500公里的航程，相比之下，同座位数和相似航程的塞斯纳EX Amphibian水上飞机则需要接近3倍重量的航空燃油。

（3）基础设施需求优势

大部分地效飞行器并不需要地面跑道，仅需利用水面就可以实现起降，类似于水上飞机。相较于船舶，一些地效飞行器可以利用设计优势在水深更浅的浅滩上起降和停泊，例如，华讯方舟地效翼船可在水深只有50厘米的地方起降，而许多其他地效飞行器则可以直接利用自身动力停在水边的坡道上。

（4）事故安全性优势

地效飞行器大部分时间运行在超低空范围，风险和事故严重程度远低于高空飞行的飞机。与大多数飞机不同，地效飞行器在失去动力后不会直接坠落，而是能够保持在水面上滑行，并且具备漂浮特性，有利于在发生故障时停留并进行检修。

（5）管理约束优势

地效飞行器的运行区域基本不涉及融合空域，所以不需要遵守繁琐的航空器适航审定流程和严格的空域管理要求。目前，A类和B类（具体分类标准将在下一章详细介绍）地效飞行器可以按照船舶的管理方式运行，无需接受航空管理机构的监管。

4.2 劣势

（1）天气适应性劣势

由于地面效应依赖平整表面，当水面上波浪较为剧烈时，地效飞行器难以保持平稳且安全的近水面地效飞行。相比陆上飞机，其天气适应性也较差。此外，在风浪较大的环境中飞行时，为了躲避波浪的击打，需要保持更高的飞行高度，地面效应的低能耗优势将会变弱，造成显著的航程损失。

（2）地效飞行的高度约束

为了充分实现地面效应带来的低能耗优势，地效飞行器在水面飞行时必须尽可能贴近水面。然而，由于工况条件和任务需求，需要提高飞行高度时，地效带来的能耗优势会迅速消失，因此航程会因飞行高度的变化而显著影响，可能高达40%。此外，在地效区域巡航飞行时，部分大型地效飞行器无法像飞机那样通过滚转角偏转来实现小转弯半径的快速急转弯，通常只能在提升高度跃升期间进行快速转弯。这意味着地效飞行器在实际操作中需要不断在贴近水面飞行的低能耗优势和低飞行高度的低机动性之间进行权衡。

市场发展现状与未来应用场景

5.1 地效飞行器军用发展现状及未来应用

早年间，地效飞行器在军事上的用处主要围绕地效飞行器的特性展开，例如其超低空雷达隐身性与快速大载重运输潜力等。前苏联曾经致力于研制用于装载武器并配备直接打击能力的地效飞行器。1970年代研制的“鹞”式地效飞行器具备反舰导弹发射能力，并在前苏联海军服役至1990年代末。但由于当时地效飞行器仍未具备远洋航行能力，“鹞”式仅仅在里海（里海为内湖而非开阔海域）服役，几乎不具备任何跨海战略部署能力。

进入21世纪，新型侦察技术的出现使地效飞行器的雷达隐身优势不再明显，因此用于武装进攻的地效飞行器逐渐被潜艇、舰艇和飞机取代。现代军用地效飞行器主要用于装备和人员运输。虽然许仍有许多小型地效飞行器在军方服役，但大多数都是民用的小型装备装配军队，仅用于辅助性任务如人员派遣、侦察和巡逻。而同时代专为军事用途设计的地效飞行器几乎全部是重达数百吨的大型飞行器。无论是前苏联时期还是当前的美国和俄罗斯，军用地效飞行器都瞄准潜在跨洋航行能力和大吨位载重性能。从前苏联1990年代的“鹞”，到2000年代的波音“鹈鹕”，再到2020年代美国“自由升降机”，为军事用途而设计的地效飞行器具有数百吨到千吨级的起飞重量、数百公里的时速及数千公里的航程。美国和苏联/俄罗斯设计研制这类装备是为了弥补大型舰船和运输机之间的空间，达到数倍于货船的速度和与大型运输机相当的载重，同时减轻对跑道等地面基础设施的需求。

最典型的军用地效飞行器研发项目是2022年美国DARPA启动的“Liberty Lifter”（自由升降机）项目。该项目研究一种成本较低且可在恶劣海况下地效飞行的新型运输用飞行器，需具备12000公里的超远航程和至少90吨的运载能力。2024年1月，波音子公司Aurora Flight Science宣布被选中并开始项目一期设计。根据其初步设计方案，该地效飞行器采用传统飞机式构型及螺旋桨推进，配备上置高展弦比机翼及方便尾部装卸货物的Π型尾翼。

图18 AFC的设计方案

5.2 民用地效飞行器发展现状

近半个世纪以来，民用地效飞行器几乎全部为起飞重量500kg到20000kg的小型地效飞行器，乘客数从一人到十余人不等，目前主要用于娱乐、观光、巡逻、应急救援等场景。与面向开阔海洋而设计的军用大型地效飞行器不同，小型民用地效飞行器的应用场景很多位于内河及大型湖泊，且对航程的需求不高。

自1990年代以来，多种型号的民用地效飞行器路线进入商业销售，例如 Flarecraft L325、“两栖星”、Aquaglide、 KOMETEL EK-12等小型A类/B类地效飞行器。虽然直至现在仍有新公司不断生产并销售民用地效飞行器，但订单规模通常仅限于不到20个的小规模量产。由于地效飞行器对运行环境要求高且应用场景不够明确，大部分民用地效飞行器未能实现大规模量产和销售。然而，近几年地效飞行器在轮渡及近距离海运领域的应用中有了新的探索，一些新公司正在开发新型地效飞行器以满足轮渡和接驳需求，目标是未来开拓新的航运市场。

5.3 民用地效飞行器未来应用

在民用领域，地效飞行器的未来定位基本明晰，在近海、岛屿间、宽阔内河内湖等水域间进行旅游观光、快速客运货运、水面搜救与巡逻等方面的应用优势也已经受到业内广泛认可。当前的小型民用地效飞行器由于运力有限，虽可与快艇等小型船舶和小型水上飞机竞争市场，但其总体规模不足以显著影响总体水上航运市场。

在未来，开发更大型且抗浪性更高的跨海甚至跨洋地效飞行器，将显著拓宽其使用场景。例如，载重量10~100吨级抗浪性大于4级海况的民用地效飞行器，如果可以承接100~1000公里内的快速客货运输业务，将在部分地区形成与支线飞机甚至窄体干线客机形成竞争能力。但是考虑到更高的研发和制造成本，大型长航程民用地效飞行器可能只会在小型地效飞行器的开发成熟之后才会吸引足够的资本注入，其远期的潜在愿景仍然有很多发展可能性。

新能源时代的变化与机遇

除了商业公司研发的民用地效飞行器，航空爱好者群体也在小型电动地效飞行器领域开展了很多有价值的新技术试验工作。早在前苏联时期，爱好者群体在内河地效飞行器领域的研究中发挥了重要的作用，进来年也多有爱好者在电推进领域进行了新的探索。随着锂离子电池技术的成熟和其能量密度的提高，很多小型航空器开始采用电推进方案，这一技术进步也为地效飞行器创造了低成本电动解决方案。

一个典型的开发电动地效飞行器模型的民间群体是来自美国的RCtestflight团队。该团队自2015年开始建造地效飞行器模型，并于2022年在美国Flying Ship公司（美国电动无人货运地效飞行器公司）的建议下研制了电动无人货运飞行器验证机。该机采用李比希式构型并配备结合激光雷达感知的飞控系统。

在我国，近年间也有民间航空爱好者获得资助，建造了双翼式电动载人地效飞行器。该飞行器拥有百公斤级的起飞重量和50公里的时速，采用四个前置电机螺旋桨推进，并由锂离子电池供电。该机已在2024年中进行了成功载单人首飞。

图19 美国和中国爱好者群体建造的纯电动无人和载人地效飞行器

爱好者们的创新也是新行业出现的一个缩影，无论是研究机构的学者还是初创公司的工程师，都已经开始瞄准电推进地效飞行器的开发工作。这些在地效飞行器上采用电推进的成功尝试体现出其绿色应用前景，在陆海空全领域交通工具新能源化进程的未来，地效飞行器的地位也许将在不久的将来获得新机遇。

6.1 航运的电动化进程

自21世纪开始，海运领域对污染物排放和碳排放的重视程度不断提高。近年来，国际海事组织（联合国机构，专门负责制定和通过防止船舶污染、航运安全和效率等标准）在制定污染物排放规定和减少碳排放方面进行了大量工作。2020年，IMO实施了新的全球范围船舶燃料硫含量限制，将原有含硫量上限将从3.50%降至0.50%，以减少海运的硫氧化物排放。2023年该组织采用了修订后的计划，准备在2050年左右实现船运领域的净零排放。

为了达到环保和减碳的目标，越来越多的地区也开始引入零排放的电动船舶，例如挪威的Yara International公司运营的电动无人集装箱货运船Yara Birkeland、新加坡Pyxis公司开发的全电动接驳客运船XTron等。我国近年来也加入船舶新能源化的行列，2023年杭州亚运会中，绿色新能源公交船“归锦”号大放异彩，其采用锂电池作为动能，航速为15km/h，续航时长6小时。电动船舶不仅应用于内河领域游船，譬如观光船、公务船、接驳船等，也已经在海运领域暂露头角。

6.2 航空新能源化

随着《巴黎协定》等国际协议的推动，全球对减少碳排放的迫切需求使航空器的新能源化发展受到广泛关注。2021年国际航空运输协会（IATA）第77届年会批准了全球航空运输业于2050年实现净零碳排放的决议，航空业正在积极寻求降低碳足迹的方法以逐步实现航空业净零排放。目前，面向较短航程的电动航空器以及面向更长航程的氢能和可持续航空燃料航空器均成为了飞机制造商的研发方向。各国对航空领域电动化的大范围布局带来了eVTOL、电动飞机、货运无人机等新产品，随着电池技术的更新迭代，这些新兴市场展露出巨大的发展潜力。

6.3 电推进地效飞行器

随着航空电动化的蓬勃发展，近年来已有地效飞行器的研发项目瞄准这一势头，例如，美国初创企业Regent公司及欧洲Airship项目均瞄准了电推进方案。

（1）RENGET项目

Regent 公司自2020年创立以来，正在开展两款电动地效飞行器（公司称其为Sea glider “海上滑翔者“）的开发，包括12座级的“总督”号和100座级的“君主”号。按照设计，该类地效飞行器可以通过三种方式穿越海洋：常规船体滑行、水翼模式或地效飞行。利用现有的电池技术，总督号的巡航速度为160海里，有效载荷1600kg，最大航程290公里。总督好的缩比验证机已经成功进行了内河纯电动试飞，其已公布的客户包括新西兰的 Ocean Flyer、欧洲的 Brittany Ferries等。Regent 公司“君主号”100座级地效飞行器也在2022年获得夏威夷航空公司的股权投资，成为其第一个设计合作伙伴。Regent计划2028年将“君主”号投入商业服务。目前该型号仍属于早期设计阶段。

图20 Regent电动地效飞行器设计概念图及2022年试飞的验证样机

（2）AIRSHIP项目

AIRSHIP是由欧盟Horizon Europe框架计划下资助的新型电动地效飞行器项目，由荷兰代尔夫特理工大学牵头，比利时冯卡门流体力学研究所，布里斯托大学等多家单位参研。该项目于2023年1月启动，总投资511万欧元。该项目目前处于初期验证阶段，已于2024年3月进行了A0-S 原型机的冰面牵引飞行测试。该测试的主要目的是收集数据、测量起飞速度、起飞所需的力以及稳定性等。

图21 AIRSHIP项目A0-S原型机

虽然现有的电动地效飞行器项目屈指可数，但其在未来新能源交通背景下的优势与地位已较为明确。在低空飞行领域，当今大部分电动飞机的航行距离仅为300公里左右，而eVTOL等具备垂直起降能力的飞行器航程甚至不足200公里甚至100公里。与同样有无需跑道优势的eVTOL相比，未来电动地效飞行器的低能耗优势可以使其更容易完成航程更长的纯电动航行。由于在水面飞行无需为紧急情况备降准备预留数十分钟的航时冗余，电动地效飞行器在运营时能够覆盖远大于eVTOL的航程范围。考虑到A/B类地效飞行器可以豁免电动航空器需要的航空管理要求（适航审定、机场安检、空中交管、飞行员等），在开阔水域周边地区地效飞行器显然有比电动飞机及eVTOL更强的竞争力。

与电动船舶相比，地效飞行器较高的运行速度可以在轮渡和接驳场景下提供更为快速和定制化的服务，满足对时间要求更高的乘客群体。此外，地效飞行器的沿海运营机制与现有的轮渡基础设施非常相似，海滨码头可以作为轮船与地效飞行器共享的停靠和接驳地点。

未来发展需求

7.1 技术开发与融合需求

由于当前技术水平尚未完美解决地效飞行器大规模商业运营的所有问题，未来需要从多方面投入新技术开发和现有技术融合，并多角度完善地效飞行器的环境适应性、运行性能、航行安全等，提升其运营能力和商业前景。

未来新地效飞行器需要提高环境适应性，以应对复杂的水面环境和不断变化的气候条件。高抗浪性和高天气适应性是商用地效飞行器研究关键技术目标，通过设计更为稳定的结构和飞行姿态调整系统，飞行器能够在波浪更高和气候变化较大的条件下稳定运行。此外，对于在开阔海域运行的地效飞行器，抗腐蚀和防水技术至关重要，可以通过使用先进的防腐涂层、密封技术和耐用材料，减少推进系统和其他关键部件的维护需求，延长使用寿命同时降低运营成本。

提升运行性能也是未来技术发展的持续目标，以最大化地效飞行器商业运营的经济竞争力。优化气动设计和材料结构设计，可以使飞行器航行时保持低阻力和低重量，提升能量效率和航程。此外，引入先进的飞行控制系统，可以使飞行器能够更快速、准确地应对环境高频率变化做出快速的实时的响应，改善航行稳定性和乘客舒适度。

与航空器类似，航行安全性也会是未来大型载人地效飞行器运营时的关键要素。对于乘客数较多的大型地效飞行器，可以引入当今商用飞机中的先进航电技术，以满足在复杂航行环境中的安全性和可靠性要求。探测识别与防撞技术是当今民航领域里确保飞行安全的关键，未来的地效飞行器可以通过雷达、激光雷达和视觉传感器等实时监测周围环境，并结合智能算法实施自动障碍物识别与避障。高效船际通讯能力也能够帮助飞行器和其他水面船只实时共享位置和调度信息，避免碰撞同时协助航线规划。远期的先进自主驾驶能力将通过人工智能和机器学习技术，赋予飞行器自主决策和路径规划的能力，从而在各种复杂环境下实现安全、高效的自主飞行。

7.2 规章支持需求

法律法规方面，地效飞行器作为一种有别于传统舰船和飞机的特殊产品，目前在设计检验和运营安全方面，与成熟的民航飞机相比相关管理还不够规范。中国船级社于2008年编制完成了GD13-2007《地效翼船检验指南》，中国海事局也于2020年11月通过了《地效翼船技术与检验暂行规则》，以指导地效翼船的技术设计与检验。国际海事组织（IMO）也在2019年发布了《地效翼船指南》（MSC.1-Circ.1592）。这些指南和暂行规定的制定将有力的推进民用地效飞行器未来的技术发展。然而，为了满足未来潜在大规模商业运营要求，仍需更充分的国内外的法规和规章支持。

注：本文已被《国际航空》录用，将于近期发表。

作者 | 中国航空工业发展研究中心 梁长虓 钟怡菲